胺類有機廢水的降解及其主要副產物的檢測與處理.pdf

1、隨著人口的迅速增長和經濟的快速發(fā)展，胺類有機廢水的排放量逐年增加。胺類有機物是用途廣泛的重要化工原料，具備有毒有害、難生物降解、還會衍生出一系列的中間產物的特點。若不處理直接排放，對環(huán)境和人類健康有很大的危害。本文研究的胺類有機廢水主要包括導致水體富營養(yǎng)化的氨氮，火箭主體燃料偏二甲肼及其中間產物兼潛在致癌物亞硝基二甲胺。離子交換樹脂法和光催化法是兩種操作簡單，反應條件溫和，處理效率高，無二次污染的廢水處理技術，是目前較有發(fā)展前景的胺類廢

2、水處理技術。本實驗采用這兩種技術進行系列實驗來驗證方法的可行性，并由此得出最佳工藝操作的條件。
　　選用001×7、D001和HD-8三種樹脂對中低濃度氨氮廢水去除效果的考察，篩選出處理效果最好的HD-8樹脂;在此基礎上，從樹脂用量、溫度、pH值和攪拌時間四個因素研究HD-8樹脂對去除氨氮效果的影響，結果表明:樹脂用量為3g時去除氨氮的效率達到95％，符合工業(yè)上氨氮廢水的一級排放標準(＜15mg/L);時間為5min時達到平衡狀態(tài)

3、，樹脂的飽和吸附量為Q=6.32mg/g樹脂;氨氮降解效率隨pH值先增加后減小，受樹脂磺酸基(-SO3H)的影響，pH值為6時效果最好;由于是吸熱反應，樹脂對氨氮的去除率隨著溫度的增加而增加。采用四種解吸劑NaCl、HCl、H2SO4和NaOH對氨氮的解吸效果進行對比，結果顯示HCl對氨氮的解吸效率最高;經過5次連續(xù)交換與解吸實驗后，樹脂交換容量變化不大，說明樹脂具有較好的交換性能;在上述最佳的條件下，采用HD-8樹脂以及改性的HD-8

4、樹脂對偏二甲肼廢水進行處理，其降解效率低于70％;研究HD-8樹脂去除氨氮的動力學和熱力學性能，結果表明此離子交換吸附過程符合Freundlich模型方程和二級動力學方程，受液膜擴散與顆粒擴散協(xié)同控制，過程中的表現(xiàn)活化能為7.82k J/mol,其值小于40k J/mol,說明該反應過程容易進行;樹脂對氨氮吸附過程是自發(fā)過程(ΔG＜0)，同時伴隨吸熱反應(ΔH＞0>。
　　采用溶膠-凝膠法制備光催化劑TiO2和ZnO，將它們運用到

5、偏二甲胼廢水的降解實驗中，對比篩選出性能較好的催化劑TiO2;并將此催化劑用于氨氮廢水的去除中，氨氮去除率達到95％以上;進一步對TiO2光催化劑改性以及反應條件的優(yōu)化，分別從催化劑用量、活性中心元素(Cu、Fe)及其摻雜量、輔助元素(Zn、Zr、Nd)及其摻雜量、H2O2用量、pH值、溫度、偏二甲肼廢水起始濃度、光照時間、催化劑重復使用情況九個方面考察偏二甲肼廢水去除率的影響，結果表明:當催化劑（1％Zr-5％Cu/TiO2）0.1g

6、、H2O2量0.75mL、光照時間1h、pH為7以及溫度為35℃時，偏二甲肼降解率接近100％，COD去除率達到93.1％，達到國家一級排放標準，NDMA的含量小于0.02mg/L，幾乎可以忽略不計;光催化劑經過5次重復利用后，催化效果依然很好，說明光催化劑具有較好的穩(wěn)定性能;對TiO2系列光催化劑做了UV-Vis DRS、XRD、SEM以及EDX分析，進一步證實了催化劑的最大吸收波長(254nm)、晶型（銳鈦礦）、形貌結構（近似球形）

7、、粒徑(10-20nm)以及實際的元素質量百分比。在最優(yōu)條件下，采用紫外-可見全波長掃描，總碳、總氮、氨氮及副產物NDMA與甲醛的檢測對降解過程進行監(jiān)控，結果表明:隨時間的增加，反應液的成分先變得復雜，后變得簡單，說明UDMH先轉化一些難降解的中間產物(如NDMA)，然后慢慢降解直至產物消失，最終達到降解目的，說明了此反應降解的徹底性;使用液質聯(lián)用色譜儀檢測分析出一些中間產物，探索光催化法去除偏二甲肼的降解機理，反應機理為:光催化劑在光